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一年数亿元!国内玻璃企业应关注“飞机风挡”市场

来源:科技日报  作者:编辑  日期:2018-5-24
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  最近的川航风挡玻璃事件,将人们的视线转移到用于万米高空的客机风挡玻璃。目前,美、法、英三家公司垄断着全球航空风挡玻璃市场。飞机风挡玻璃研发难点在哪?为什么这么重要?我国相关研究进展如何?国产大飞机如何破解“空窗”之困?科技日报记者20日采访了相关人士。
  

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  最近的川航风挡玻璃(词条“玻璃”由行业大百科提供)事件,将人们的视线转移到用于万米高空的客机风挡玻璃。目前,美、法、英三家公司垄断着全球航空风挡玻璃市场。飞机风挡玻璃研发难点在哪?为什么这么重要?我国相关研究进展如何?国产大飞机如何破解“空”之困?科技日报记者20日采访了相关人士。

  客机玻璃结构类似“三明治”

  “玻璃既是结构件也是整体件,虽然占整机比重很小,但却直接关系到驾驶员和整个飞机的安全,是关键部件之一。”中国建筑材料科学研究总院(以下简称建材总院)玻璃科学研究院副院长臧曙光告诉记者,目前客机风挡玻璃多由无机硅酸盐玻璃与有机透明材料复合而成,具备多种功能:有足够强度,以承受飞机座舱压力、气动载荷、机体结构载荷等;作为透明观察窗,要具有良好的光学性能;具备抗鸟撞以及防冰除雾等功能。

  臧曙光将客机玻璃结构比作“三明治”,例如388结构,每层玻璃厚度分别为3毫米、8毫米、8毫米。最外层3毫米的玻璃表面,需要镀上一层透明导电膜——该膜具备除冰除霜的电加温功能。

  “如果电加温的温度均匀性不好,会缩短风挡玻璃使用寿命,严重时会引起玻璃炸裂。电加温线路系统的短路、断路等故障也会造成风挡玻璃失效。”臧曙光说,由于几乎涵盖了玻璃加工的所有高精尖技术,飞机风挡玻璃制造被称为“玻璃加工技术之花”。

风挡玻璃剖面图(主要结构组成)

  三家公司垄断全球市场

  风挡玻璃寿命、可靠性直接关系到民航用大型客机运营成本,也是衡量其质量的重要指标。

  臧曙光告诉记者,目前全球大型飞机制造主要被波音、空客垄断,为其配套的三家公司也垄断了客机风挡玻璃市场。我国每年仅维修更换玻璃的费用就达数亿元。

  究其原因,这些厂商是通过技术创新引领了轻量化、高可靠性、长寿命、多功能的产品发展趋势。

  美、法等国家开发的锂(词条“铝”由行业大百科提供)硅组分的专用平板玻璃,强度和应力层深度比普通化学钢化玻璃高50%以上,每平方米面积可承受近5000公斤的力。采用这种玻璃原片制作的新型飞机风挡玻璃,在保证600公里/小时的抗鸟撞强度的情况下,厚度可减薄到30毫米以下,减重效果极其显著。

几种常规飞机型号的玻璃结构图

  国产玻璃被用于C919舷窗

  1958年,建材总院研制成功了我国第一块飞机防弹玻璃(词条“防弹玻璃”由行业大百科提供),之后又相继研制成功30多个品种60多种规格的航空玻璃,满足了包括歼击机、轰炸机、运输机、直升机等国产机种配套需要。

  国产大飞机也拉动了包括玻璃在内的高技术产业发展,目前已有国产玻璃被用于国产大飞机舷窗。

  但臧曙光告诉记者,客机风挡玻璃有着严格的准入制度和适航认证管理程序,国内应用需通过中国民航CAA认证,如要为波音、空客等配套,还需通过美国FAA等国外认证。

  他认为,虽然我国能够生产出满足适航要求、性能可与国外相媲美的产品,但因为缺乏大型客机的实际应用经验,打破国外公司垄断还需时日。

  建材总院博导、中国建材检验认证集团(CTC)首席科学家包亦望分析,不考虑鸟撞和冲击,飞行过程中飞机风挡玻璃破坏可分为三种情况:玻璃破裂但没有脱落,还能挡风但影响视野;玻璃破裂随后脱落,形成空窗;没有破裂整体脱落。

  “这都可以预先检测和预防。”包亦望举例说,第一、二种情况下,玻璃一定存在某个破坏源(缺陷、微裂纹(词条“裂纹”由行业大百科提供)或划痕),为防止事故发生,可对没有发生事故的飞机采用无损在线检测方法排除风险隐患,或对用了5年以上的飞机进行检查。建材总院和CTC发明的光弹扫描法可用来检测、预测玻璃内应力集中和缺陷的部位,已广泛应用于建筑玻璃安全及各种钢化玻璃安全检查。

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